α-MnO_(2)@ZAC活性炭复合材料的制备及其电化学性能研究

本研究以蔗渣为原料,ZnCl_(2)活化制备的活性炭(ZAC)作为导电基底,采用水热法将一维α-MnO_(2)沉积到ZAC上,研究α-MnO_(2)沉积量对复合材料电化学性能的影响。X射线光电子能谱仪(XPS)和元素分析仪(EA)结果显示,ZAC中成功掺杂了Mn元素,随着ZAC占比增加,复合材料中负载的Mn含量从29.78%减至5.57%。X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪分析表明,ZAC表面水热沉积了以一维隧道结构的纳米棒状为主要晶相的α-MnO_(2),制备了具有石墨结构的复合材料,其中,MnZAC-4具有最大比电容327 F/g,在循环1000次后比电容仍能保持88.2%,且电化学阻抗较小。此外,根据透射电子显微镜(TEM)、XRD和拉曼光谱结果探讨了在ZAC上沉积α-MnO_(2)制备α-MnO_(2)@ZAC复合材料的机理。

蔗渣基活性炭孔结构的调控及其对超级电容器电化学性能的影响研究

采用KOH、ZnCl_(2),H_(3)PO_(4)种活化剂活化蔗渣,制得了微孔型活性炭KAC、微介孔型活性炭ZAC和兼具微介大孔型活性炭PAC,并对这3种活性炭进行理化性能分析。结果表明,3种活化剂处理可实现蔗渣基活性炭孔结构的调控;3种活性炭主要含有C、H、N和O元素,其中C和O元素含量最多,且均含有不同量的C=C、C—C和C=O官能团;3种活性炭中,ZAC孔体积最大,达0.65 cm^(3)/g,其石墨化程度也最高;ZAC在三电极体系的双层电容中具有比电容高(282 F/g)、倍率性能出色(212 F/g,保持在10 A/g)和循环稳定性良好(在1000次循环后保持98.5%的比电容)等性能,组装的ZAC//ZAC对称超级电容器的能量密度为39.2 Wh/kg,优于一般的商用电极材料(<10 Wh/kg)。因此,ZAC具有成为超级电容器电极材料的潜力。